电能无线传输技术再现曙光
尼古拉•特斯拉是19世纪末20世纪初与托马斯•爱迪生相媲美的发明家。1901年,他从亿万富翁J.P.摩根那里获得资助,在纽约长岛修建了一座高达187英尺的无线电能传输塔——沃登克里弗塔。可惜项目最终失败,特斯拉本人也宣告破产。(特斯拉之前曾在科罗拉多州做过类似的实验,成功地将25英里之外的200盏灯点亮。不过据现场目击者称,他们能感到电流从地面穿过脚底,甚至当地居民在打开水龙头时,都能看到水流在哗哗放电……)
一个多世纪过去了,无线电能传输技术已取得了一些进展。一百多家公司正在研究这项技术,其中既有WiTricity和ProxybyPower等新创公司,又有丰田(Toyota)、英特尔(Intel)、三星(Samsung)和富士康(Foxconn)等跨国企业。目前的挑战在于:按照功率方程原理,让电能从通过电缆传输变成通过磁场传输。
电能在空气中传播时会转变为电磁场。所以我们可以非常安全地给手机等设备无线充电。现在普遍使用的无线充电式电动牙刷就是这个原理——电能通过磁场从电源传输给牙刷。市面上还有不少无线充电板,只要接通电源,再把手机放到上面就能无线充电。不过这种充电板有不少缺点:手机必须放得恰到好处,而且充电时间也很长。新西兰一家叫PowerbyProxy的公司发明了一套新系统,用户可以同时把多部手机摆放在充电板上的任何位置,充电速度很快,时间与传统方式相当。三星公司上个月宣布向PowerbyProxy投资400万美元。
下一个目标:无需充电板也能无线充电。位于马萨诸塞沃特敦的WiTricity公司在这个领域颇有作为。这家公司利用电磁谐振技术在空气中传输电能,意味着电能有望实现远距离无线传输。这项技术的基础是麻省理工学院(MIT)的研究成果,WiTricity持有独家专利。它的具体原理如下:如果两个谐振物体具有相同的频率,那么电能将非常精确地从一方传输到另一方。只要把谐振器插入插座,在另一边的电动汽车或手机里安装上对应的设备,它们就能接收到电能,开始充电。WiTricity称目前已能传输高达3300瓦特电能而损耗极小,这已经足够给一辆电动汽车充电了。WiTricity首席执行官埃里克•吉尔说:“我们都热爱电能,愿意不惜一切代价获得它。电能也许是我们最后一个希望无线化的东西,而这个目标必将实现。”
这个过程是否安全?吉尔称因为电能以电磁波的形式通过空气传输,这和地球的电磁场类似,所以对人类不会造成危害。美国联邦通讯委员会(FCC)对电磁场技术有不少规定,WiTricity自称它的设备都符合FCC的要求。不过,整个工业界仍面临巨大的挑战,需要在教育和宣传上不断努力,以打消广大消费者的顾虑。
英特尔和鸿海/富士康集团将无线充电技术视为笔记本和手机等电子设备的杀手级应用。它们在几周前投资了WiTricity公司。石油巨头斯伦贝谢(Schlumberger)是WiTricity的早期投资者,它希望新技术能减少自己油田里的电线数量,以节约维护成本。丰田公司也参与了投资,有消息称它计划测试一种用于插电式电动车的无线充电站。
无线充电技术不仅在民用领域崭露头角,在其他领域也大放异彩。WiTricity正在和五角大楼合作,研究如何对美国军方的拆弹机器人无线充电。目前这些机器人需要人工更换电池,不少士兵在操作时会被敌方的狙击手枪击。无线充电将极大地避免伤亡。在医疗领域,病人们所使用的心脏辅助泵需要外接电源,很容易引起感染。WiTricity正在与心脏辅助泵制造商Thoratec合作开发无线充电装置。
这项新技术何时才能变为现实?目前所有领域都还在实验阶段,不过吉尔表示,我们有望在未来几年陆续看到相关的新产品面世。
到那时,我的手机充电器该何去何从呢?